JP2000077413A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 溝埋込銅配線のエレクトロマイグレーション
耐性が向上した半導体装置を提供する。 【解決手段】 溝埋込銅配線において、バリアメタルを
積層金属膜とし、銅配線と接触するバリアメタル層を銅
配線と良好な密着性を有する金属層とし、配線間絶縁膜
と接触するバリアメタル層を銅の拡散を防止できる拡散
防止層とする。
耐性が向上した半導体装置を提供する。 【解決手段】 溝埋込銅配線において、バリアメタルを
積層金属膜とし、銅配線と接触するバリアメタル層を銅
配線と良好な密着性を有する金属層とし、配線間絶縁膜
と接触するバリアメタル層を銅の拡散を防止できる拡散
防止層とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、埋め込み金属配線
構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
構造を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩの高性能化のためにデバイ
スの微細化が進められている。しかし、配線の微細化に
伴い配線抵抗が増大し、従来のＡｌＣｕ配線ではエレク
トロマイグレーション耐性が不十分になってきている。
また、配線抵抗の増大はデバイススピードを制限する主
要因でもある。以上の点から、次世代の配線としてＡｌ
Ｃｕ配線よりも低抵抗で、エレクトロマイグレーション
耐性も勝るといわれる銅配線が注目されている。
スの微細化が進められている。しかし、配線の微細化に
伴い配線抵抗が増大し、従来のＡｌＣｕ配線ではエレク
トロマイグレーション耐性が不十分になってきている。
また、配線抵抗の増大はデバイススピードを制限する主
要因でもある。以上の点から、次世代の配線としてＡｌ
Ｃｕ配線よりも低抵抗で、エレクトロマイグレーション
耐性も勝るといわれる銅配線が注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅配線
を用いれば必ずエレクトロマイグレーション耐性が向上
する訳ではなく、その性能は形成プロセスおよび材料の
選択に大きく依存する。例えば、銅埋設配線のバリアメ
タルとしては窒化チタンが知られているが、窒化チタン
と銅の密着性は必ずしも良好ではないためエレクトロマ
イグレーション耐性は劣化し、銅本来の性能を十分に引
き出すことができない。バリアメタルと銅の密着性の向
上が高エレクトロマイグレーション耐性の実現には重要
である。
を用いれば必ずエレクトロマイグレーション耐性が向上
する訳ではなく、その性能は形成プロセスおよび材料の
選択に大きく依存する。例えば、銅埋設配線のバリアメ
タルとしては窒化チタンが知られているが、窒化チタン
と銅の密着性は必ずしも良好ではないためエレクトロマ
イグレーション耐性は劣化し、銅本来の性能を十分に引
き出すことができない。バリアメタルと銅の密着性の向
上が高エレクトロマイグレーション耐性の実現には重要
である。
【０００４】そこで本発明の目的は、溝埋込銅配線構造
においてバリアメタルを積層金属膜にすることで、銅配
線のエレクトロマイグレーション耐性が向上した半導体
装置を提供することである。また、この半導体装置の製
造方法を提供することである。
においてバリアメタルを積層金属膜にすることで、銅配
線のエレクトロマイグレーション耐性が向上した半導体
装置を提供することである。また、この半導体装置の製
造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、溝埋込金属配
線において、バリアメタルが積層金属膜であり、配線金
属と接触するバリアメタル層が配線金属と良好な密着性
を有する金属層であり、配線間絶縁膜と接触するバリア
メタル層が拡散防止層であることを特徴とする半導体装
置に関する。
線において、バリアメタルが積層金属膜であり、配線金
属と接触するバリアメタル層が配線金属と良好な密着性
を有する金属層であり、配線間絶縁膜と接触するバリア
メタル層が拡散防止層であることを特徴とする半導体装
置に関する。
【０００６】また本発明は、溝埋込銅配線において、バ
リアメタルが積層金属膜であり、銅配線と接触するバリ
アメタル層が銅配線と良好な密着性を有する金属層であ
り、配線間絶縁膜と接触するバリアメタル層が銅の拡散
を防止できる拡散防止層であることを特徴とする半導体
装置に関する。
リアメタルが積層金属膜であり、銅配線と接触するバリ
アメタル層が銅配線と良好な密着性を有する金属層であ
り、配線間絶縁膜と接触するバリアメタル層が銅の拡散
を防止できる拡散防止層であることを特徴とする半導体
装置に関する。
【０００７】また本発明は、基板上に第１の絶縁膜を形
成した後に第２の絶縁膜を形成する工程、第１の絶縁膜
をエッチングストッパ膜として第２の絶縁膜に配線溝を
形成する工程、配線溝内部を含む領域上に第１のバリア
メタル膜として銅の拡散防止膜を形成し、その上に第２
のバリアメタル膜として銅と良好な密着性を有する金属
膜を形成する工程、配線溝を埋め込むように銅を堆積す
る工程、ＣＭＰによって第２の絶縁膜表面が見えるま
で、銅、第１のバリアメタル膜および第２のバリアメタ
ル膜を除去する工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法に関する。
成した後に第２の絶縁膜を形成する工程、第１の絶縁膜
をエッチングストッパ膜として第２の絶縁膜に配線溝を
形成する工程、配線溝内部を含む領域上に第１のバリア
メタル膜として銅の拡散防止膜を形成し、その上に第２
のバリアメタル膜として銅と良好な密着性を有する金属
膜を形成する工程、配線溝を埋め込むように銅を堆積す
る工程、ＣＭＰによって第２の絶縁膜表面が見えるま
で、銅、第１のバリアメタル膜および第２のバリアメタ
ル膜を除去する工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法に関する。
【０００８】また本発明は、基板上に第１の絶縁膜を形
成した後に低誘電率材料からなる第２の絶縁膜を形成
し、その上に第３の絶縁膜を形成する工程、第１の絶縁
膜をエッチングストッパ膜として第２及び第３の絶縁膜
に配線溝を形成する工程、配線溝内部を含む領域上に第
１のバリアメタル膜として銅の拡散防止膜を形成し、そ
の上に第２のバリアメタル膜として銅と良好な密着性を
有する金属膜を形成する工程、配線溝を埋め込むように
銅を堆積する工程、ＣＭＰによって第３の絶縁膜をスト
ッパ膜としてその表面が見えるまで、銅、第１のバリア
メタル膜および第２のバリアメタル膜を除去する工程を
有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関す
る。
成した後に低誘電率材料からなる第２の絶縁膜を形成
し、その上に第３の絶縁膜を形成する工程、第１の絶縁
膜をエッチングストッパ膜として第２及び第３の絶縁膜
に配線溝を形成する工程、配線溝内部を含む領域上に第
１のバリアメタル膜として銅の拡散防止膜を形成し、そ
の上に第２のバリアメタル膜として銅と良好な密着性を
有する金属膜を形成する工程、配線溝を埋め込むように
銅を堆積する工程、ＣＭＰによって第３の絶縁膜をスト
ッパ膜としてその表面が見えるまで、銅、第１のバリア
メタル膜および第２のバリアメタル膜を除去する工程を
有することを特徴とする半導体装置の製造方法に関す
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】第１の実施の形態 本発明の第１の実施の形態の構造を図１に示す。本実施
の形態の構造は、シリコン基板１上に、配線溝をドライ
エッチングにより形成する際のストッパ膜としての第１
の層間絶縁膜２、その上に配線間絶縁膜３が形成されて
いる。この配線間絶縁膜膜３には配線溝が形成され、こ
の配線溝内に、第１のバリアメタル６、第２のバリアメ
タル７が形成され、次いで銅が埋め込まれて銅配線８が
形成されている。この第１のバリアメタル６は配線間絶
縁膜３への銅の拡散を防ぐバリア膜（拡散防止膜）であ
り、第２のバリアメタル７は銅配線８と良好な密着性を
有するバリア膜である。
の形態の構造は、シリコン基板１上に、配線溝をドライ
エッチングにより形成する際のストッパ膜としての第１
の層間絶縁膜２、その上に配線間絶縁膜３が形成されて
いる。この配線間絶縁膜膜３には配線溝が形成され、こ
の配線溝内に、第１のバリアメタル６、第２のバリアメ
タル７が形成され、次いで銅が埋め込まれて銅配線８が
形成されている。この第１のバリアメタル６は配線間絶
縁膜３への銅の拡散を防ぐバリア膜（拡散防止膜）であ
り、第２のバリアメタル７は銅配線８と良好な密着性を
有するバリア膜である。
【００１０】さらに、第２の層間絶縁膜９を形成し、上
記と同様にして上層配線構造が構成される。この第２の
層間絶縁膜９は、上層配線構造の配線間絶縁膜への銅の
拡散を防ぎ、また上層配線構造の形成の際、配線溝のド
ライエッチングにおけるストッパ膜として機能する。以
上の構造を繰り返すことで多層配線構造が形成される。
記と同様にして上層配線構造が構成される。この第２の
層間絶縁膜９は、上層配線構造の配線間絶縁膜への銅の
拡散を防ぎ、また上層配線構造の形成の際、配線溝のド
ライエッチングにおけるストッパ膜として機能する。以
上の構造を繰り返すことで多層配線構造が形成される。
【００１１】本実施の形態の構造は、配線間絶縁膜３
が、銅配線の形成に用いるＣＭＰ処理に対して十分な機
械的強度を持つ材料、例えば酸化シリコン膜からなる場
合に好適である。
が、銅配線の形成に用いるＣＭＰ処理に対して十分な機
械的強度を持つ材料、例えば酸化シリコン膜からなる場
合に好適である。
【００１２】また、第１の層間絶縁膜２および第２の層
間絶縁膜９は、配線溝のドライエッチングにおいて配線
間絶縁膜３と高選択比がとれる材料からなり、なおかつ
第２の層間絶縁膜９については銅配線８からの銅拡散を
防ぐことが可能な材料からなることが必要である。具体
的には窒化シリコン膜が望ましい。
間絶縁膜９は、配線溝のドライエッチングにおいて配線
間絶縁膜３と高選択比がとれる材料からなり、なおかつ
第２の層間絶縁膜９については銅配線８からの銅拡散を
防ぐことが可能な材料からなることが必要である。具体
的には窒化シリコン膜が望ましい。
【００１３】また、第１のバリアメタル６は、銅の拡散
を防止できる金属からなり、例えば窒化チタンが挙げら
れる。第２のバリアメタル７としては、銅配線８と良好
な密着性を有する金属からなることが必要であり、さら
に第１のバリアメタル６に対しても良好な密着性を有す
る金属からなることが好ましい。例えば、アルミニウム
やＡｌＣｕなどが望ましい。
を防止できる金属からなり、例えば窒化チタンが挙げら
れる。第２のバリアメタル７としては、銅配線８と良好
な密着性を有する金属からなることが必要であり、さら
に第１のバリアメタル６に対しても良好な密着性を有す
る金属からなることが好ましい。例えば、アルミニウム
やＡｌＣｕなどが望ましい。
【００１４】以上の構造により、銅配線８と第１のバリ
アメタル６の密着性が向上し銅原子が移動しにくくなる
ために、高エレクトロマイグレーション耐性をもった銅
配線を実現することができる。
アメタル６の密着性が向上し銅原子が移動しにくくなる
ために、高エレクトロマイグレーション耐性をもった銅
配線を実現することができる。
【００１５】本実施の形態の半導体装置は、図２及び図
３に示す方法によって製造される。
３に示す方法によって製造される。
【００１６】まず、図２（ａ）に示すように、半導体素
子と平坦化された層間絶縁膜（図示せず）が形成された
シリコン基板１上に、第１の層間絶縁膜２を500Å〜100
0Åの膜厚に成膜し、続いて配線間絶縁膜３を成膜す
る。配線間絶縁膜３の膜厚は以降に形成する銅配線８の
膜厚に相当し、3000Å〜5000Åが適当である。
子と平坦化された層間絶縁膜（図示せず）が形成された
シリコン基板１上に、第１の層間絶縁膜２を500Å〜100
0Åの膜厚に成膜し、続いて配線間絶縁膜３を成膜す
る。配線間絶縁膜３の膜厚は以降に形成する銅配線８の
膜厚に相当し、3000Å〜5000Åが適当である。
【００１７】次に、図２（ｂ）に示すように、従来のリ
ソグラフィー技術を用いて任意の配線溝をパターニング
したレジスト膜４を形成する。配線溝５の幅（配線幅）
は適宜設定される。
ソグラフィー技術を用いて任意の配線溝をパターニング
したレジスト膜４を形成する。配線溝５の幅（配線幅）
は適宜設定される。
【００１８】次に、ドライエッチング技術を用いて配線
間絶縁膜３をエッチングし、配線溝５を形成する。この
とき、配線間絶縁膜３のエッチングレートに比べて第１
の層間絶縁膜２のエッチングレートが十分に低い条件を
用いることにより、配線溝の幅によらない一様な深さを
持つ配線溝を形成することが可能である。溝エッチング
後に、酸素プラズマアッシングを加えてレジスト膜４を
除去し、図２（ｃ）に示す構造が実現される。
間絶縁膜３をエッチングし、配線溝５を形成する。この
とき、配線間絶縁膜３のエッチングレートに比べて第１
の層間絶縁膜２のエッチングレートが十分に低い条件を
用いることにより、配線溝の幅によらない一様な深さを
持つ配線溝を形成することが可能である。溝エッチング
後に、酸素プラズマアッシングを加えてレジスト膜４を
除去し、図２（ｃ）に示す構造が実現される。
【００１９】次に、図３（ｄ）に示すように、積層のバ
リアメタルを成膜する。まず、銅拡散に対して十分なバ
リア性を有する金属を第１のバリアメタル６として200
Å〜500Åの膜厚でスパッタし、続いて銅および第１の
バリアメタル６の両方に対して良好な密着性を有する金
属を第２のバリアメタル７として200Å〜500Åの膜厚で
スパッタする。
リアメタルを成膜する。まず、銅拡散に対して十分なバ
リア性を有する金属を第１のバリアメタル６として200
Å〜500Åの膜厚でスパッタし、続いて銅および第１の
バリアメタル６の両方に対して良好な密着性を有する金
属を第２のバリアメタル７として200Å〜500Åの膜厚で
スパッタする。
【００２０】次に、図３（ｅ）に示すように、配線溝５
に銅配線８を埋設する。銅の埋設方法にはスパッタ＋リ
フロー法、ＭＯ-ＣＶＤ法、メッキ法などがあり、適宜
選択される。
に銅配線８を埋設する。銅の埋設方法にはスパッタ＋リ
フロー法、ＭＯ-ＣＶＤ法、メッキ法などがあり、適宜
選択される。
【００２１】次に、図３（ｆ）に示すように、配線間絶
縁膜３の表面に存在する余剰な銅配線、および第１のバ
リアメタル６と第２のバリアメタル７をＣＭＰ（化学的
機械的研磨法）によって除去する。
縁膜３の表面に存在する余剰な銅配線、および第１のバ
リアメタル６と第２のバリアメタル７をＣＭＰ（化学的
機械的研磨法）によって除去する。
【００２２】最後に、図３（ｇ）に示すように、第２の
層間絶縁膜９を配線間絶縁膜３および銅配線８上に500
Å〜1000Åの膜厚で成膜する。
層間絶縁膜９を配線間絶縁膜３および銅配線８上に500
Å〜1000Åの膜厚で成膜する。
【００２３】第２の実施の形態 本発明の第２の実施の形態の構造を図４に示す。本実施
の形態の構造は、シリコン基板１上に、配線溝をドライ
エッチングにより形成する際のストッパ膜としての第１
の層間絶縁膜２、その上に配線間絶縁膜３とキャップ絶
縁膜１０が積層されている。キャップ絶縁膜１０が積層
された配線間絶縁膜３には配線溝が形成され、この配線
溝内に、第１のバリアメタル６、第２のバリアメタル７
が形成され、次いで銅が埋め込まれて銅配線８が形成さ
れている。この第１のバリアメタル６は配線間絶縁膜３
への銅の拡散を防ぐバリア膜（拡散防止膜）であり、第
２のバリアメタル７は銅配線８と良好な密着性を有する
バリア膜である。
の形態の構造は、シリコン基板１上に、配線溝をドライ
エッチングにより形成する際のストッパ膜としての第１
の層間絶縁膜２、その上に配線間絶縁膜３とキャップ絶
縁膜１０が積層されている。キャップ絶縁膜１０が積層
された配線間絶縁膜３には配線溝が形成され、この配線
溝内に、第１のバリアメタル６、第２のバリアメタル７
が形成され、次いで銅が埋め込まれて銅配線８が形成さ
れている。この第１のバリアメタル６は配線間絶縁膜３
への銅の拡散を防ぐバリア膜（拡散防止膜）であり、第
２のバリアメタル７は銅配線８と良好な密着性を有する
バリア膜である。
【００２４】さらに、第２の層間絶縁膜９を形成し、上
記と同様にして上層配線構造が形成される。この第２の
層間絶縁膜９は、上層配線構造の配線間絶縁膜への銅の
拡散を防ぎ、また上層配線構造の形成の際、配線溝のド
ライエッチングにおけるストッパ膜として機能する。以
上の構造を繰り返すことで多層配線構造が形成される。
記と同様にして上層配線構造が形成される。この第２の
層間絶縁膜９は、上層配線構造の配線間絶縁膜への銅の
拡散を防ぎ、また上層配線構造の形成の際、配線溝のド
ライエッチングにおけるストッパ膜として機能する。以
上の構造を繰り返すことで多層配線構造が形成される。
【００２５】本実施の形態の構造は、配線間絶縁膜３
が、比較的機械的強度の低い材料、例えば低誘電率材料
からなる場合に好適である。低誘電率材料としては、無
機材料系ではＳｉＯＦやＨＳＱ（Hydrogen Silsesquiox
ane）、有機材料系ではパリレン（Palylene）やフッ素
添加アモルファスカーボンなどがある。
が、比較的機械的強度の低い材料、例えば低誘電率材料
からなる場合に好適である。低誘電率材料としては、無
機材料系ではＳｉＯＦやＨＳＱ（Hydrogen Silsesquiox
ane）、有機材料系ではパリレン（Palylene）やフッ素
添加アモルファスカーボンなどがある。
【００２６】これらの材料は、一般に膜強度が弱いため
に配線金属のＣＭＰ処理においてエンドポイント検出が
困難であり、さらに膜剥がれが起きる虞もある。そこ
で、このような低誘電率膜を、十分な機械的強度を持つ
シリコン含有絶縁膜などのキャップ絶縁膜１０で保護し
ている。キャップ絶縁膜としては、シリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯ2）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、酸素含有シリコ
ン窒化膜（ＳｉＯＮ）などが挙げられる。
に配線金属のＣＭＰ処理においてエンドポイント検出が
困難であり、さらに膜剥がれが起きる虞もある。そこ
で、このような低誘電率膜を、十分な機械的強度を持つ
シリコン含有絶縁膜などのキャップ絶縁膜１０で保護し
ている。キャップ絶縁膜としては、シリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯ2）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、酸素含有シリコ
ン窒化膜（ＳｉＯＮ）などが挙げられる。
【００２７】また、第１の層間絶縁膜２および第２の層
間絶縁膜９は、配線溝のドライエッチングにおいて配線
間絶縁膜３と高選択比がとれる材料からなり、なおかつ
第２の層間絶縁膜９については銅配線８からの銅拡散を
防ぐことが可能な材料からなることが必要である。具体
的には窒化シリコン膜が望ましい。
間絶縁膜９は、配線溝のドライエッチングにおいて配線
間絶縁膜３と高選択比がとれる材料からなり、なおかつ
第２の層間絶縁膜９については銅配線８からの銅拡散を
防ぐことが可能な材料からなることが必要である。具体
的には窒化シリコン膜が望ましい。
【００２８】また、第１のバリアメタル６は、銅の拡散
を防止できる金属からなり、例えば窒化チタンが挙げら
れる。第２のバリアメタル７としては、銅配線８と良好
な密着性を有する金属からなることが必要であり、さら
に第１のバリアメタル６に対しても良好な密着性を有す
る金属からなることが好ましい。例えば、アルミニウム
やＡｌＣｕなどが望ましい。
を防止できる金属からなり、例えば窒化チタンが挙げら
れる。第２のバリアメタル７としては、銅配線８と良好
な密着性を有する金属からなることが必要であり、さら
に第１のバリアメタル６に対しても良好な密着性を有す
る金属からなることが好ましい。例えば、アルミニウム
やＡｌＣｕなどが望ましい。
【００２９】以上の構造により、銅配線８と第１のバリ
アメタル６の密着性が向上し銅原子が移動しにくくなる
ために、高エレクトロマイグレーション耐性をもった銅
配線を実現することができる。
アメタル６の密着性が向上し銅原子が移動しにくくなる
ために、高エレクトロマイグレーション耐性をもった銅
配線を実現することができる。
【００３０】本実施の形態の半導体装置は、図５及び図
６に示す方法によって製造される。
６に示す方法によって製造される。
【００３１】まず、図５（ａ）に示すように、半導体素
子と平坦化された層間絶縁膜（図示せず）が形成された
シリコン基板１上に、第１の層間絶縁膜２を500Å〜100
0Åの膜厚に成膜し、続いて低誘電率材料からなる配線
間絶縁膜３とキャップ絶縁膜１０を成膜する。配線間絶
縁膜３の膜厚は3000Å〜5000Å、キャップ絶縁膜１０の
膜厚は500Å〜1500Åが適当である。配線間絶縁膜３と
キャップ絶縁膜１０の膜厚の合計が以降に形成する銅配
線８の膜厚となる。
子と平坦化された層間絶縁膜（図示せず）が形成された
シリコン基板１上に、第１の層間絶縁膜２を500Å〜100
0Åの膜厚に成膜し、続いて低誘電率材料からなる配線
間絶縁膜３とキャップ絶縁膜１０を成膜する。配線間絶
縁膜３の膜厚は3000Å〜5000Å、キャップ絶縁膜１０の
膜厚は500Å〜1500Åが適当である。配線間絶縁膜３と
キャップ絶縁膜１０の膜厚の合計が以降に形成する銅配
線８の膜厚となる。
【００３２】次に、図５（ｂ）に示すように、従来のリ
ソグラフィー技術を用いて任意の配線溝をパターニング
したレジスト膜４を形成する。配線溝５の幅（配線幅）
は適宜設定される。
ソグラフィー技術を用いて任意の配線溝をパターニング
したレジスト膜４を形成する。配線溝５の幅（配線幅）
は適宜設定される。
【００３３】次に、ドライエッチング技術を用いて配線
間絶縁膜３をエッチングし、配線溝５を形成する。この
とき、配線間絶縁膜３のエッチングレートに比べて第１
の層間絶縁膜２のエッチングレートが十分に低い条件を
用いることにより、配線溝の幅によらない一様な深さを
持つ配線溝を形成することが可能である。溝エッチング
後に、レジスト膜４を除去し、図５（ｃ）に示す構造が
実現される。
間絶縁膜３をエッチングし、配線溝５を形成する。この
とき、配線間絶縁膜３のエッチングレートに比べて第１
の層間絶縁膜２のエッチングレートが十分に低い条件を
用いることにより、配線溝の幅によらない一様な深さを
持つ配線溝を形成することが可能である。溝エッチング
後に、レジスト膜４を除去し、図５（ｃ）に示す構造が
実現される。
【００３４】次に、図６（ｄ）に示すように、積層のバ
リアメタルを成膜する。まず、銅拡散に対して十分なバ
リア性を有する金属を第１のバリアメタル６として200
Å〜500Åの膜厚でスパッタし、続いて銅および第１の
バリアメタル６の両方に対して良好な密着性を有する金
属を第２のバリアメタル７として200Å〜500Åの膜厚で
スパッタする。
リアメタルを成膜する。まず、銅拡散に対して十分なバ
リア性を有する金属を第１のバリアメタル６として200
Å〜500Åの膜厚でスパッタし、続いて銅および第１の
バリアメタル６の両方に対して良好な密着性を有する金
属を第２のバリアメタル７として200Å〜500Åの膜厚で
スパッタする。
【００３５】次に、図６（ｅ）に示すように、配線溝５
に銅配線８を埋設する。銅の埋設方法にはスパッタ＋リ
フロー法、ＭＯ-ＣＶＤ法、メッキ法などがある。但
し、低誘電率膜は一般に耐熱性が低く、耐熱温度を超え
る熱処理を加えると分解する虞があるため、比較的低温
での処理が可能な方法を用いることが好ましい。
に銅配線８を埋設する。銅の埋設方法にはスパッタ＋リ
フロー法、ＭＯ-ＣＶＤ法、メッキ法などがある。但
し、低誘電率膜は一般に耐熱性が低く、耐熱温度を超え
る熱処理を加えると分解する虞があるため、比較的低温
での処理が可能な方法を用いることが好ましい。
【００３６】次に、図６（ｆ）に示すように、キャップ
絶縁膜１０の表面に存在する余剰な銅配線、および第１
のバリアメタル６と第２のバリアメタル７をＣＭＰ法に
よって除去する。このとき、キャップ絶縁膜１０はＣＭ
Ｐのストッパ膜として働く。
絶縁膜１０の表面に存在する余剰な銅配線、および第１
のバリアメタル６と第２のバリアメタル７をＣＭＰ法に
よって除去する。このとき、キャップ絶縁膜１０はＣＭ
Ｐのストッパ膜として働く。
【００３７】最後に、図６（ｇ）に示すように、第２の
層間絶縁膜９を配線間絶縁膜３および銅配線８上に500
Å〜1000Åの膜厚で成膜する。
層間絶縁膜９を配線間絶縁膜３および銅配線８上に500
Å〜1000Åの膜厚で成膜する。
【００３８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、銅配線とバリアメタルの密着性が向上し、銅原
子が移動しにくくなるために、高エレクトロマイグレー
ション耐性をもった銅配線を実現することができる。そ
の結果、デバイススピードが速く高性能であり且つ信頼
性が高い微細構造の半導体装置を提供することができ
る。
よれば、銅配線とバリアメタルの密着性が向上し、銅原
子が移動しにくくなるために、高エレクトロマイグレー
ション耐性をもった銅配線を実現することができる。そ
の結果、デバイススピードが速く高性能であり且つ信頼
性が高い微細構造の半導体装置を提供することができ
る。
【図１】本発明の半導体装置の一実施形態の概略断面図
である。
である。
【図２】本発明の半導体装置の概略工程断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の概略工程断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の他の実施形態の概略断面
図である。
図である。
【図５】本発明の半導体装置の概略工程断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の概略工程断面図である。
【符号の説明】 １ シリコン基板 ２ 第１の層間絶縁膜 ３ 配線間絶縁膜 ４ レジスト膜 ５ 配線溝 ６ 第１のバリアメタル ７ 第２のバリアメタル ８ 銅配線 ９ 第２の層間絶縁膜 １０キャップ絶縁膜
Claims (7)
- 【請求項１】 溝埋込金属配線において、バリアメタル
が積層金属膜であり、配線金属と接触するバリアメタル
層が配線金属と良好な密着性を有する金属層であり、配
線間絶縁膜と接触するバリアメタル層が拡散防止層であ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 溝埋込銅配線において、バリアメタルが
積層金属膜であり、銅配線と接触するバリアメタル層が
銅配線と良好な密着性を有する金属層であり、配線間絶
縁膜と接触するバリアメタル層が銅の拡散を防止できる
拡散防止層であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 銅配線と接触するバリアメタル層が、ア
ルミニウム又はＡｌＣｕを含んでなることを特徴とする
請求項２記載の半導体装置。 - 【請求項４】 配線間絶縁膜と接触するバリアメタル層
が窒化チタンを含んでなることを特徴とする請求項３記
載の半導体装置。 - 【請求項５】 配線間絶縁膜材料が、酸化シリコン、Ｓ
ｉＯＦ、ＨＳＱ、フッ素添加アモルファスカーボン、パ
リレンのいずれかを含んでなることを特徴とする請求項
４記載の半導体装置。 - 【請求項６】 基板上に第１の絶縁膜を形成した後に第
２の絶縁膜を形成する工程、第１の絶縁膜をエッチング
ストッパ膜として第２の絶縁膜に配線溝を形成する工
程、配線溝内部を含む領域上に第１のバリアメタル膜と
して銅の拡散防止膜を形成し、その上に第２のバリアメ
タル膜として銅と良好な密着性を有する金属膜を形成す
る工程、配線溝を埋め込むように銅を堆積する工程、Ｃ
ＭＰによって第２の絶縁膜表面が見えるまで、銅、第１
のバリアメタル膜および第２のバリアメタル膜を除去す
る工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項７】 基板上に第１の絶縁膜を形成した後に低
誘電率材料からなる第２の絶縁膜を形成し、その上に第
３の絶縁膜を形成する工程、第１の絶縁膜をエッチング
ストッパ膜として第２及び第３の絶縁膜に配線溝を形成
する工程、配線溝内部を含む領域上に第１のバリアメタ
ル膜として銅の拡散防止膜を形成し、その上に第２のバ
リアメタル膜として銅と良好な密着性を有する金属膜を
形成する工程、配線溝を埋め込むように銅を堆積する工
程、ＣＭＰによって第３の絶縁膜をストッパ膜としてそ
の表面が見えるまで、銅、第１のバリアメタル膜および
第２のバリアメタル膜を除去する工程を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10248451A JP2000077413A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10248451A JP2000077413A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077413A true JP2000077413A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17178338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10248451A Pending JP2000077413A (ja) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077413A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6861759B2 (en) | 2002-06-28 | 2005-03-01 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor apparatus of which reliability of interconnections is improved and manufacturing method of the same |
| JP2008010896A (ja) * | 2007-09-28 | 2008-01-17 | Seiko Epson Corp | 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法 |
-
1998
- 1998-09-02 JP JP10248451A patent/JP2000077413A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6861759B2 (en) | 2002-06-28 | 2005-03-01 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor apparatus of which reliability of interconnections is improved and manufacturing method of the same |
| JP2008010896A (ja) * | 2007-09-28 | 2008-01-17 | Seiko Epson Corp | 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法 |
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